Mekanika

Lintasan lepas

Luncurkan lebih cepat dari kecepatan lepas — benda meninggalkan genggaman M dan terbang menjauh.

Lintasan lepas — simulasi Mekanika interaktif. Luncurkan lebih cepat dari kecepatan lepas — benda meninggalkan genggaman M dan terbang menjauh. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.

Kecepatan lepas

Jika kecepatan pada sebuah jari-jari tertentu melebihi kecepatan lepas, energi total objek positif dan tidak pernah kembali.

Kecepatan lepas v_esc = √(2GM/r) adalah √2 kali kecepatan orbit melingkar pada jari-jari yang sama. Di atas ambang itu lintasan tidak terikat: sebuah hiperbola atau sebuah jalur lurus keluar.

• v_esc = √(2GM/r)
• E ≥ 0 → tidak terikat

Singkat investigasi

Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab

Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.

Pertanyaan mengemudi

Sebuah satelit diluncurkan secara menyamping melewati suatu massa pusat dengan kecepatan tepat di atas kecepatan lepas jaraknya. Apakah ia jatuh kembali ke orbit, berputar selamanya, atau hilang dan tidak pernah kembali?

Prediksi untuk ditimbang

• Ia lolos — jaraknya semakin jauh dan tidak pernah kembali.
• Ia menetap dalam orbit tertutup di sekitar massa pusat.
• Ia melambat, berbalik, dan jatuh kembali menuju massa pusat.

Peran variabel

Apa yang Anda tetapkan:

• Parameter massa pusat GM (m³/s²)
• Jarak peluncuran r (m)

Apa yang Anda ukur:

• Kecepatan melarikan diri v_esc (m/s)
• Kecepatan peluncuran terukur v (m/s)

Bagaimana penyelidikannya berjalan

1. Buka preset Gravitational Escape dan tekan Reset. Perhatikan parameter massa pusat GM dan jarak awal satelit r dari pusat.
2. Pastikan probe kecepatan terpasang pada satelit — probe ini melaporkan kecepatan satelit relatif terhadap massa pusat dalam m/s.
3. Untuk setiap percobaan di bawah ini, atur GM dan jarak peluncuran r ke nilai yang tercantum, tekan Putar, dan catat kecepatan satelit pada saat peluncuran.

Persamaan yang mengatur

Kecepatan Melarikan Diri — v_esc = √(2GM / r)

Kecepatan minimum di mana energi kinetik suatu benda sama dengan kedalaman sumur gravitasi pada jarak r, sehingga energi totalnya tepat nol dan dapat meluncur hingga tak terhingga. Lebih cepat lagi dan ia akan lolos dengan sisa energi.

Kecepatan Orbit Melingkar — v = √(GM / r)

Kecepatan yang dibutuhkan untuk mempertahankan orbit melingkar pada jarak yang sama r. Kecepatan lepasnya tepat √2 kali ini — sebuah tolok ukur yang berguna untuk menilai seberapa jauh jarak 'berada di orbit' setiap peluncuran sebenarnya.

Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak

• Untuk setiap baris, bagilah kecepatan peluncuran terukur v dengan kecepatan lepas yang dihitung v_esc. Apa yang Anda perhatikan tentang rasio ini di ketiga percobaan, dan apa yang dapat diketahui dari rasio yang lebih besar dari 1 tentang apakah satelit lolos?
• Energi orbital spesifiknya adalah ε = v²/2 − GM/r. Hitung ε untuk uji coba pertama Anda menggunakan kecepatan peluncuran terukur. Tunjukkan bahwa itu positif, dan jelaskan mengapa ε positif berarti satelit tidak terikat.

Di mana hal ini muncul di luar lab

• Prediksi jalur apa yang akan dilalui satelit jika diluncurkan tepat pada kecepatan lepasnya (rasio = 1.00 ) dan bukan pada 1.08 ×. Akankah satelit benar-benar berhenti, dan pada jarak berapa? Jelaskan menggunakan ε.
• Pesawat luar angkasa sungguhan yang diluncurkan dari permukaan planet juga harus keluar melalui hambatan atmosfer sebelum mencapai luar angkasa. Apakah hal ini membuat kecepatan yang dibutuhkan untuk melarikan diri menjadi lebih besar atau lebih kecil dari v_esc = √(2GM/r) ideal yang dihitung di sini? Mengapa?

• AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
• AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
• IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
• IB Physics — D.1 Gravitational fields
• General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
• NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces

1. Selamat datang di kecepatan lepas gravitasi
2. Pilih satelit
3. Tekan Putar
4. Kepergian permanen
5. Buka data
6. Berhasil!

Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.

Buka Lab Interaktif →

Unduh lembar lab →

Hukum Gravitasi Universal Newton